[發(fā)明專利]計及動車組車載過分相影響的高鐵車-網(wǎng)模型構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710532953.6
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107423494B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉志剛;宋小翠;黃可
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

1.一種計及動車組車載過分相影響的高鐵車-網(wǎng)模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：推導牽引網(wǎng)單位長度鏈式集總π型網(wǎng)絡矩陣參數(shù)，建立牽引網(wǎng)單位長度集總π型鏈式參數(shù)模型；

所述步驟1具體包括：

步驟1.1：考慮n+1個導體構(gòu)成的多導體傳輸線，傳輸線單位長度的參數(shù)矩陣包括阻抗矩陣Z、導納矩陣Y，且Z、Y均為n×n的對稱矩陣；選擇一個做參考導體，則該多導體傳輸線具有2n個端口，n個在左邊，n個在右邊，根據(jù)分布線路傳輸線端口電路關系，建立關于傳輸線位置的二階微分方程：

式中，均為n×1列向量，分別為n個傳輸導線上的電壓、電流；

對式(1)方程進行相似變換解耦求得方程解，得到表征多導體傳輸線的2n個端口的網(wǎng)絡方程：

式中，表示兩端口位置關系，且分別為牽引網(wǎng)鏈參數(shù)矩陣的特征阻抗矩陣、特征導納矩陣；

步驟1.2：采用廣義戴維南等效定理，將2n個端口等效為集總π型結(jié)構(gòu)，根據(jù)集總π型結(jié)構(gòu)端口對應電路拓撲，推導單位長度2n個端口網(wǎng)絡集總π型結(jié)構(gòu)的等效鏈式參數(shù)矩陣為：

式中，T_I為YZ矩陣乘積的特征向量，γ為YZ矩陣乘積的特征值；

根據(jù)高鐵AT牽引網(wǎng)線路安裝數(shù)據(jù)，結(jié)合復鏡像法對牽引網(wǎng)上下行各導線單位長度阻抗矩陣、導納矩陣進行計算，代入式(3)，得到單位長度牽引網(wǎng)多導體傳輸線鏈式集總π型網(wǎng)絡模型；

步驟2：根據(jù)錨段關節(jié)式電分相與供電臂接觸線位置關系，推導過渡區(qū)中性段與供電臂之間耦合電容；

所述步驟2具體為：

針對供電臂與中性段間過渡區(qū)的接觸網(wǎng)、承力索構(gòu)成的4導體傳輸線，根據(jù)電磁場理論，得到4導線單位長度電容矩陣方程：

Q＝CU (4)

式中，Q為電荷量矩陣，C為電容矩陣，U為電位矩陣；

將承力索與對應接觸線間看作并聯(lián)關系，對式(4)合并，得到分相、供電臂過渡區(qū)間對應兩等效導體的電容矩陣方程為：

式中，下標F代表供分相段等效導線，G代表電臂等效導線；

根據(jù)電磁場理論，得到二傳輸導線間等效耦合單位長度電容計算關系式為：

則供電臂與中性段的耦合電容為Z₂×C_eq，其中Z₂為過渡區(qū)長度；

步驟3：針對車載自動斷電過分相方式，根據(jù)CRH2動車組結(jié)構(gòu)及接地系統(tǒng)設置，建立包括車頂高壓電纜、車體、保護接地系統(tǒng)三個部分的CRH2動車組接地回流回路模型；

步驟4：結(jié)合動車組實際運行過程中車體、鋼軌、分區(qū)所兩邊不同供電臂、中性段四者間相對位置分布及電氣參數(shù)關系，建立動車組車載自動斷電過分相的高鐵車-網(wǎng)模型；

所述步驟4具體為：

將CRH2動車組不同輪對等效泄流點與對應路段鋼軌連接，由于牽引網(wǎng)鋼軌的連續(xù)性，僅考慮受電弓位置發(fā)生變化，模擬動車組過分相運行過程；

CRH2型動車組泄流輪對設置于2、3、6、7號車體，且4個泄流輪對的相鄰點的間距分別為：25m、75m、25m；短分相中性段小于200m，應用于車載自動斷電方式，根據(jù)錨段關節(jié)式電分相設計參數(shù)，若中性段的無電區(qū)長為Z₁ m，Z₁75m，過渡區(qū)長為Z₂ m，則Z₁+Z₂200；根據(jù)所述步驟1中牽引網(wǎng)鏈參數(shù)模型計算方法，計算25m、Z₁m、(75-Z₁)m、1km四種長度下牽引網(wǎng)鏈參數(shù)矩陣；

動車組4個泄流輪對所在位置的車網(wǎng)模型即由25m、(75-Z₁)m、Z₁m、25m四部分組成，其中Z₁m構(gòu)成電分相無電區(qū)牽引網(wǎng)模型，將泄流點與鋼軌相連接即可構(gòu)成CRH2型車過電分相段的車網(wǎng)模型；

若電分相位置距兩端變電所距離分別為a km、b km，由1km鏈式參數(shù)模型構(gòu)成a km、bkm兩供電臂鏈式模塊，通過步驟2計算的供電臂與中性段的耦合電容將兩供電臂與Z₁m中性段無電區(qū)相連接，得到完整的高鐵動車組車載自動斷電過分相的車-網(wǎng)等效分析模型。